JP2005112241A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バックラッシュを安定させて、本来の緩衝性能を発揮すること。
【解決手段】 回転軸２０の支持部２２ａ，２２ｂの外周面と、軸受２６ａ，２６ｂの内輪３４ａ，３４ｂの内周面との摺動面の少なくとも一方に、ショットピーニングによって、固体潤滑材の二硫化モリブデン粒子を打ち込み、厚さ数μ程度の皮膜処理を行っている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウォームとウォームホイールの歯面同士が当接した時、弾性体を変形させることにより、回転軸を移動させて歯打音を減少させるタイプの電動式パワーステアリング装置に関する。

特許文献１に記載の電動式パワーステアリング装置に略同一の従来例を図３乃至図５に示す。

図３は、従来例に係る電動式パワーステアリング装置の縦断面図である。図４は、図３に示した電動式パワーステアリング装置の横断面図である。図５（ａ）は、図３に示した回転軸と軸受等の要部を示す断面図であって、トルク伝達方向が切り替わる前を示し、（ｂ）は、回転軸と軸受等の要部を示す断面図であって、トルク伝達方向が切り替わって回転軸が移動した状態を示す。

図３に示すコラムアシスト式電動パワーステアリング装置では、ステアリングコラム１に、ステアリングシャフト２（入力軸）が回転自在に支持してある。

ステアリングシャフト２（入力軸）の車両前方側には、出力軸３が連結してある。この出力軸３の車両前方側には、自在継手（図示略）等を介してステアリングギヤ（図示略）等が連結してある。

ステアリングシャフト２（入力軸）の車両前方側には、トーションバー４の基端が圧入固定してあり、このトーションバー４は、中空に形成した出力軸３の内部を延在して、その先端が出力軸３の端部に固定ピン５により固定してある。

出力軸３の車両後方側には、トルクセンサー検出用の複数個の溝６が形成してあり、これらの溝６の径方向外方には、トルクセンサーのスリーブ７が配置してある。このスリーブ７は、その車両後方側端部がステアリングシャフト２（入力軸）の車両前方側端部に加締め等により固定してある。スリーブ７の径方向外方には、コイル８や基板等が設けてある。

出力軸３には、後述するように、電動モータ１０により駆動するウォーム１１に噛合したウォームホイール１２が取付けてある。

従って、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵力は、入力軸１，トーションバー４，出力軸３及びラックアンドピニオン式ステアリング装置を介して、図示しない転舵輪に伝達される。また、電動モータ１０の回転力は、そのウォーム１１及びウォームホイール１２を介して出力軸３に伝達されるようになっており、電動モータ１０の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸３に適切な操舵補助トルクを付与できるようになっている。

図４に示すように、電動モータ１０の回転子１０ａには、回転軸２０のモータ側端部２１がセレーション嵌合又はスプライン嵌合して軸方向移動可能に連結してある。

図４及び図５に示すように、回転軸２０は、上記のモータ側端部２１と、後述する軸受２６ａ，２６ｂに回転自在に支持される支持部２２ａ，２２ｂと、支持部２２ａ，２２ｂに隣接した大径部２３ａ，２３ｂと、大径部２３ａ，２３ｂに隣接したフランジ部２４ａ，２４ｂと、これらフランジ部２４ａ，２４ｂ間に形成したウォーム１１と、を備えている。

支持部２２ａ，２２ｂには、それぞれ、軸受２６ａ，２６ｂが設けてあり、これにより、回転軸２０をハウジング２７に対して回転自在に支持している。

軸受２６ａ，２６ａと回転軸２０のフランジ部２４ａ，２４ｂとの間に介装された弾性部材３０ａ，３０ｂは、回転軸２０の支持部２２ａ，２２ｂ上に配置された小径孔円板部３１ａ，３１ｂと、大径部２３ａ，２３ｂの外周に配置された大径孔円板部３２ａ，３２ｂとを有し、両者を弾性部３３ａ，３３ｂにより連結してなる。

弾性部材３０ａ，３０ｂは、組付け状態において回転軸２０のフランジ部２４ａ，２４ｂに大径孔円板部３２ａ，３２ｂを当接させ、軸受２６ａ，２６ｂの内輪３４ａ，３４ｂに、Ｕ字型に曲げたブッシュ３５ａ，３５ｂを介して小径孔円板部３１，３１ｂを当接させており、弾性部３３ａ，３３ｂに一定の予圧を与えている。

従って、回転軸２０をブッシュ３５ａ，３５ｂを介して軸受２６ａ，２６ｂにより支持して軸線方向に移動した上で、ウォーム１１とウォームホイール１２との歯面間に生ずる衝撃力を、弾性部材３０ａ，３０ｂを撓ませて、回転軸２０を軸線方向に移動させることにより緩和させ、それにより叩き音を低減させることができる。

以上、上述したように、従来例では、回転軸２０と軸受２６ａ，２６ｂとを円滑に軸方向移動させる為に、軸受内輪３４ａ，３４ｂに摺動性の良いブッシュ３５ａ，３５ｂを固定させている。

ブッシュ３５ａ，３５ｂは、裏金の表面にテフロン層をコーティングしたものが使われ、特許文献１に示すように、軸受内輪にＵ字型に曲げて固定されている。
特許第３２５３５７８号公報

しかしながら、軸受２６ａ，２６ｂと回転軸２０の嵌め合いは、ブッシュ３５ａ，３５ｂの厚さ公差の分バラツキが大きくなり、ウォーム１１とウォームホイール１２のバックラッシュが大きくなり、ウォーム１１とウォームホイール１２の歯面との打音を緩和する性能が充分に発揮できないとの問題があった。

また、図５に示すように、軸受２６ｂの内輪３４ｂと回転軸２０のフランジ２４ｂは、夫々弾性部材３０ｂの小径孔円板部３１ｂとに、弾性部３３ｂによって押し付けられて接している。

小径孔円板部３１ｂと内輪３４ｂとの間には、Ｕ字状に固定されたブッシュ３５ｂが介装されている。

フランジ２４ｂと大径孔円板部３２ｂとの摩擦係数よりも、ブッシュ３５ｂと小径孔円板部３１ｂとの摩擦係数は小さい為、回転軸２０と軸受内輪３４ｂは軸方向に円滑に移動できるだけでなく、回転方向にも速度差を生じてしまう。

また、図５（ａ）（ｂ）に示すように、ウォーム１１とウォームホイール１２間でのトルク伝達方向が切り替わる際、ウォーム１１の軸線方向力の向きが反転し、ウォーム１１は軸線方向に、反対側軸受と当接するまで移動する際、速度差がある小径孔円板部３１ｂと軸受内輪３４ｂとが、急激に押し付けられる為、ブッシュ３５ｂのフランジ状部に無理が掛かり、長期にわたる使用において破損するという問題点があった。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、バックラッシュを安定させて、本来の緩衝性能を発揮できる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る電動式パワーステアリング装置は、回転軸に形成されたウォームと前記回転軸を回転自在に支持する軸受とを備え、前記回転軸と前記軸受との間に、弾性体が設けられ、前記ウォームとウォームホイールの歯面同士が当接した時、前記弾性体を変形させることによりハウジングに対して前記回転軸を移動させる電動式パワーステアリング装置において、
前記回転軸の外周面と前記軸受の内輪の内周面との摺動面の少なくとも一方に、ショットピーニングを施したことを特徴とする。

本発明の請求項２に係る電動式パワーステアリング装置は、前記ショットピーニングによって、前記摺動面の少なくとも一方に、固体潤滑材を打ち込み、皮膜処理したことを特徴とする。

本発明の請求項３に係る電動式パワーステアリング装置は、前記固体潤滑材は、二硫化モリブデンであることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、回転軸の支持部の外周面と、軸受の内輪の内周面との摺動面の少なくとも一方に、ショットピーニングによって、固体潤滑材の二硫化モリブデン粒子を打ち込み、皮膜処理を行っているので、ブッシュを廃止することができる。そのため、回転軸の支持部と軸受の内輪との嵌め合いを、ブッシュの厚さ公差分だけクリアランスを見積もる必要がなくなり、バックラッシュを安定させることが出来、本来の緩衝性能を発揮できるようになる。また、回転軸のフランジ部と大径孔円板部との摩擦係数と、小径孔円板部と軸受内輪との摩擦係数は、略等しくなり、回転方向に速度差が無くなるので、大・小径円板部の破損も防ぐことが出来る。

以下、本発明の実施の形態に係る電動式パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電動式パワーステアリング装置の横断面図である。

図２は、図１に示した軸受の断面図である。

図１に示すように、電動モータ１０の回転子１０ａには、回転軸２０のモータ側端部２１がセレーション嵌合又はスプライン嵌合して軸方向移動可能に連結してある。

回転軸２０は、上記のモータ側端部２１と、後述する軸受２６ａ，２６ｂに回転自在に支持される支持部２２ａ，２２ｂと、支持部２２ａ，２２ｂに隣接した大径部２３ａ，２３ｂと、大径部２３ａ，２３ｂに隣接したフランジ部２４ａ，２４ｂと、これらフランジ部２４ａ，２４ｂ間に形成したウォーム１１と、を備えている。

支持部２２ａ，２２ｂには、それぞれ、軸受２６ａ，２６ｂが設けてあり、これにより、回転軸２０をハウジング２７に対して回転自在に支持している。

軸受２６ａ，２６ａと回転軸２０のフランジ部２４ａ，２４ｂとの間に介装された弾性部材３０ａ，３０ｂは、回転軸２０の支持部２２ａ，２２ｂ上に配置された小径孔円板部３１ａ，３１ｂと、大径部２３ａ，２３ｂの外周に配置された大径孔円板部３２ａ，３２ｂとを有し、両者を弾性部３３ａ，３３ｂにより連結してなる。

弾性部材３０ａ，３０ｂは、組付け状態において回転軸２０のフランジ部２４ａ，２４ｂに大径孔円板部３２ａ，３２ｂを当接させ、軸受２６ａ，２６ｂの内輪３４ａ，３４ｂに小径孔円板部３１，３１ｂを当接させており、弾性部３３ａ，３３ｂに一定の予圧を与えている。

従って、回転軸２０を軸受２６ａ，２６ｂにより支持して軸線方向に移動した上で、ウォーム１１とウォームホイール１２との歯面間に生ずる衝撃力を、弾性部材３０ａ，３０ｂを撓ませて、回転軸２０を軸線方向に移動させることにより緩和させ、それにより叩き音を低減させることができる。

さて、本実施の形態では、回転軸２０の支持部２２ａ，２２ｂの外周面と、軸受２６ａ，２６ｂの内輪３４ａ，３４ｂの内周面との摺動面の少なくとも一方に、ショットピーニングによって、固体潤滑材の二硫化モリブデン粒子を打ち込み、厚さ数μ程度の皮膜処理を行っている。即ち、図１及び図２において、クロスハッチングの部分に皮膜処理を行っている。

ショットピーニングには、ＷＰＣ加工（登録商標）が最適であり、このＷＰＣ加工は、ショット粒径４０〜２００μｍ、噴出速度１００ｍ/sec以上で噴出し、表面の温度をＡ３変態点以上に過熱、急冷させる方法である。

なお、裏金（鉄板）の表面にテフロン層をコーティングしたブッシュ３５ａ，３５ｂの厚さ公差４０〜５０μｍ程度に対し、本実施の形態に係る処理による寸法変化は、処理前に補正することでキャンセルできるので、回転軸２０の支持部２２ａ，２２ｂの外周面と、軸受２６ａ，２６ｂの内輪３４ａ，３４ｂの内周面と、の嵌め合いを、固体潤滑材の皮膜処理で行ないブッシュを廃止しているので、ブッシュの厚さ公差分だけ詰めることが可能となり、バックラッシュを安定させることが出来、本来の緩衝性能を発揮できるようになる。

また、ブッシュ３５ａ，３５ｂのフランジが無くなる事で、破損が生じなくなることはもちろんであるが、回転軸２０のフランジ部２４ａ，２４ｂと大径孔円板部３２ａ，３２ｂとの摩擦係数と、小径孔円板部３１ａ，３１ｂと軸受内輪３４ａ，３４ｂとの摩擦係数は、略等しくなり、回転方向に速度差が無くなるので、大・小径円板部３１ａ〜３２ｂの破損も防ぐことが出来る。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

本発明の実施の形態に係る電動式パワーステアリング装置の横断面図である。 図１に示した軸受の断面図である。 従来例に係る電動式パワーステアリング装置の縦断面図である。 図３に示した電動式パワーステアリング装置の横断面図である。 （ａ）は、図３に示した回転軸と軸受等の要部を示す断面図であって、トルク伝達方向が切り替わる前を示し、（ｂ）は、回転軸と軸受等の要部を示す断面図であって、トルク伝達方向が切り替わって回転軸が移動した状態を示す。

符号の説明

１ ステアリングコラム
２ ステアリングシャフト
３ 出力軸
４ トーションバー
５ 固定ピン
６ 溝
７ スリーブ
８ コイル
１０ 電動モータ
１０ａ 回転子
１１ ウォーム
１２ ウォームホイール
２０ 回転軸
２１ モータ側端部
２２ａ，２２ｂ 支持部
２３ａ，２３ｂ 大径部
２４ａ，２４ｂ フランジ部
２６ａ，２６ｂ 軸受
２７ ハウジング
３０ａ，３０ｂ 弾性部材
３１ａ，３１ｂ 小径孔円板部
３２ａ，３２ｂ 大径孔円板部
３３ａ，３３ｂ 弾性部
３４ａ，３４ｂ 内輪
３５ａ，３５ｂ ブッシュ

Claims (3)

1. 回転軸に形成されたウォームと前記回転軸を回転自在に支持する軸受とを備え、前記回転軸と前記軸受との間に、弾性体が設けられ、前記ウォームとウォームホイールの歯面同士が当接した時、前記弾性体を変形させることによりハウジングに対して前記回転軸を移動させる電動式パワーステアリング装置において、
   前記回転軸の外周面と前記軸受の内輪の内周面との摺動面の少なくとも一方に、ショットピーニングを施したことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. 前記ショットピーニングによって、前記摺動面の少なくとも一方に、固体潤滑材を打ち込み、皮膜処理したことを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
3. 前記固体潤滑材は、二硫化モリブデンであることを特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリング装置。

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